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Sciences Physiques :
La production d'électricité
L'oscilloscope et l'oscillogramme



1. Introduction



Un oscillographe est un voltmètre munie d'une horloge. Lorsqu'on alimente un oscillographe d'une tension à mesurer, il ne change jamais la valeur de cette tension. Il ne permet que de la visulaiser. Le graphique sur un oscillographe est apppelé un oscillogramme.

Agir sur les boutons vitesse de balayage (de base de temps) ou de sensibilité verticale (calibres) ne change rien à la tension appliquée ; c'est seulement la visualisation de cette tension qui est différente. Il faut régler ces boutons de façon à visualiser la tension le plus efficacement possible.

On utilse l'oscilloscope à chaque fois qu'on a besoin d'analyser une tension au cours du temps. On le trouve aux laboratoires d'étude, aux hôpitaux pour mesurer l'activité cardiaque, c'est à dire la tension électrique auxquelle le cœur est soumis.

Lorsque l'oscilloscope est débranché, il n'apparait aucun signal sur son écran.

Lorsque l'oscilloscope est allumé, il apparait un point au centre de l'écran qu'on appelle le spot.



2. Le balayage d'un oscilloscope

2.1. Définitions

Si on enclenche le balayage de l'oscilloscope, le spot se déplace de la gauche vers la droite de l'écran.

Le bouton de vitesse de balayage est souvent noté Time/div.

Il permet de régler la vitesse de déplacement du spot. Lorsque la vitesse de balayage est faible, on observe le deplacement du spot. Mais lorsque la vitesse est grande, l'œil humain ne perçoit plus le mouvement et voit une ligne horizontale fixe.

La vitesse de balayage s'exprime en général en millisecondes par division horizontale: ms/div.



2.2. Exemple

L'oscilloscope contient en géneral 10 divisions horizontales.

Un balayage de 10 ms/div signifie que le spot met 10 ms pour parcourir une division horizontale. le spot met donc 100 ms pour parcourir l'écran, de gauche à droite.

3. Visualiser une tension continue

3.1. Définitions



Si on branche aux bornes d'un oscilloscope un générateur de tension continue; le spot dévie verticalement et reste sur une position fixe.

si on inverse les bornes du générateur, on observe que le spot dévie vers le dessous de l'axe central, ce qui signifie que la tension mesurée est négative.

Plus la tension appliquée est grande, plus la déviation verticale est importante. Ainsi la déviation verticale est proportionnelle à la tension appliquée.

Le bouton de l'oscilloscope appelé sensibilité verticale (noté V/div) indique à combien de volts correspond une division verticale. Ainsi on mesure la tension appliquée aux bornes de l'oscilloscope.

En général un oscilloscope compte seulement 4 divisions pour lire une tension. Chaque division (ou carreau comporte 5 sous-divisions)



3.2. Exemple

On branche l'oscillographe sur un génerateur de tension continue égale à 6 V.

Si on règle la sensibilité verticale sur 2V/div, si le spot se situe à 3 divisions verticales au-dessus de l'axe central, la tension appliquée est de 2 × 3 = 6 V.

Avec une sensibilité verticale réglée sur 1V/div, le spot se situe à 6 divisions au-dessus de l'axe central; il ne se voit plus.



4. Visualiser une tension alternative

4.1. Définitions



On branche maintenant aux bornes de l'oscilloscope un générateur de tension alternative. La courbe obtenue n'est plus une ligne horizontale comme le cas d'une tension continue.

La courbe prend des valeurs positives et négatives. Comme dans le cas d'une tension continue, la déviation verticale appelée varie proportionnellement à la tension du générateur.

On utilise trois différentes formes de tensions alternatives périodiques: sinusoïdales, triangulaires ou en créneaux.



5. Mesures sur un oscilloscope

5.1. Mesurer la période

La période d'une tension périodique est le plus petit intervalle de temps au bout duquel elle se reproduit identique à elle-même. On la note T, et s'exprime et secondes.

La lecture d'une période sur un oscillographe est:

T = base de temps × nombre de carreaux horizontaux.

Exemple:

Si on considère une tension sinusoïdale correspondant à 4 carreaux horizontaux., et si on règle la base de temps à 5ms/div, alors T = 4 × 5 = 20 ms.



5.2. Mesure d'une fréquence

La fréquence d'une tension périodique est le nombre de répétitions de la tension, identique à elle-même, par unité de temps. On la note ƒ en Hertz de symbole Hz.

La fréquence d'une tension périodique est l'inverse de sa période, soit:

ƒ = 1/T avec ƒ en Hz et T en s.

Bien noter que T est en secondes.

Exemple:

Pour une tension sinusoïdale de période T = 16.67 ms = 0,01667 s, on a: ƒ = 1/0,0167 = 60 Hz. La fréquence est donc de 60Hz.



5.3. Mesure de la valeur maximale de la tension

La tension maximale ou amplitude Umax d'une tension périodique est la plus grande valeur que prend cette tension au cours du temps. On la note Umax.

Umax = calibre de tension × nombre de carreaux verticaux.

Exemple:

Pour une tension sinusoïdale d'amplitude Umax correspondant à 3 carreaux., et un calibre de tension réglé à 5V/div, on aura:

Um = 3 x (5V/div) = 15 V.








  

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